Функциональный преобразователь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»922797 л

Щ »

l, /l; —. -

Ъ..-." г

Ф

° « н (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 0408ЯО (21) 2967591/18-24 (51) М. Кп.з с присоединением заявки №

G 06 G 7/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

{23) Приоритет (ЯЗ) УДК 681 ° 335 (OSS.8) Опубликовано 230482. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 23.04.82 (72) Автор изобретения

В.П. В асев (71) заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к аналого= вой вычислительной технике.

Известен диодный функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, выход которого является выходом преобразователя, ре- . зистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, диодно-резисторных элементов, каждый из которых выполнен на коммутирующем дирде и двух резисторах, соединенных одними, выводами с анодом коммутирующего диода, свободные выводы входных резисторов диого-резттстар ных элементов соединены и являются входом преобразователя., свободный вывод второго входного резистора каждого из диодно-резисторных элементов соединен с шиной отрицательного опорного напряжения, катод ком-. мутирующего диода каждого диоднорезисторного элемента соединен с ин вертирующим входом операционного усилителя Г1)., .25

Недостатком такого преобразователя является относительно низкая точность и сложность регулировки, обусловленные суммированием харак- 30

/ теристик диодно-реэисторных элементов.

»

Наиболее близким техническим решением является функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, выход которого явля- . ется выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, и диодно-резисторных элементов, каждый из ,которых выполнен на коммутирующем диоде и двух входных резисторах, соединенных одними выводами между собой, вторые выводы первого вход- ного резистора каждого,диодно-резнсторного элемента соединены и являются входом преобразователя, ка-.. тод коююутирующего диода каждого диодно-резисторного элемента соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, а анод — с общим выводом первого и второго входных резисторов 2

Недостатком известного преобра.зователя является относительно низкая точность обусловленная малой величиной и нестабильностью входного тока операционного усилителя, который должен втекать в его неинверти922797 рующий вход для обеспечения работоспособности преобразователя.

Цель изобретения — повышение точности функционального преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, выход которого. является выходом преобразователя, резистор о5.ратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, и диодно-резис". торных элементов, каждый иэ которых выполнен на коммутирующем диоде и двух входных резисторах, соединенных одними выводами между собой, вторые выводы первого входного резистора каждого диодно-резисторного элемента соединены и являются входом преобразователя, катод коммутирующего диода каждого диодно-резисторного элемента соединен с неин- вертирующим входом операционного усилителя, дополнительно содержит резисторный делитель напряжения, нагрузочный резистор, а в каждом диодпо-резисторном элементе - коммутирующий транзистор, коллектор которого подключен к шипе коллекторного напряжения, эмиттер - к аноду коммутирующего диода., а база - к общему выводу первого и второго входных резисторов,. второй вывод второFo входного резистора каждого диодно-резисторного элемента соединен с соответствующим выводом резисторного делителя напряжения вкхпеченного между шиной опорного напряжения и шиной нулевого потенциала, нагрузочный резистор включен между шиной нулевого потенциала и неинвертирующим входом операционного усилителя.

На чертеже приведена схема преобразователя.

Преобразователь содержит операционный усилитель 1, резистор 2 обратной связи, и диодно-резисторных элементов 31,..., Зп, каждый из которых выполнен на коммутирующем диоде 4„,..., 4„, первом 5 q,..., 5 . и втором 6,..., 6 входных резисторах и коммутирующем транзисторе 7л,..., 7„, резисторный делитель 8 напряжения, выполненный на резисторах 8„,..., 8, и нагруэочный резистор 9..

Преобразователь работает следую щим образом.

При отсутствии входного напряжения 0„ все коммутирующие транзисторы 71,...g 7 и диоды 4g 4 диодно-резисторных элементов 3,..., 3 д закрыты. По мере увеличения входного напряжения открывается,транзистор 71 и диод 4 элемента 31 Потенциал йа неинвертирующем входе и на выходе операционного усилителя 1 увеличивается в соответствии с первым участком аппроксимации воспроизводимой функции. При этом, можно подобрать величины сопротивлений резисторов 8« 8 q делителя О на" пряжения так, чтобы потенциал на базе транзистора 7 изменялся с большим (по модулю) смещением и про" изводной, чем на базе транзистора 7 .

При достижении потенциала на базе

t0 транзистора 7 величины большей, чем величина потенциала .на базе транзистора 7„, транзистор 7 и диод 4 открываются, а транзистор 7 и диод 4„ закрыващтся. Потенциал на неинвер15 тирующем входе и на выходе операционного усилителя 1 при этом изменяется в соответствии с вторым участ" ком аппроксимации воспроизводимой функции. При достижении потенциала на базе транзистора 7g, транзистор

7g и диод 4 открываются, а тран- .. зистор 7 и диод 4 закрываются.

Потенциал на неинвертирующем входе и на выходе операционного усилителя" 1 при этом изменяется в соответствии с третьим участком аппроксимации моделируемой функции. Аналогично работают остальные диодно-резисторные элементы 34,..., 3„.

На каждом участке аппроксимации воспроизводимой функции работает только один диодно-реэисторный элемент 3, и соответственно только один коммутирующий транзистор 7 и диод 4, через эмиттерно-коллектор35 ные цепи которых и нагрузочный ре:зистор 9 протекает ток от источника коллекторного напряжения. Сопротивление нагрузочного резистора выбирается из условия работы всех

4Q транзисторов 7„,..., 7д и диодов

4,...., 4 „ на линейном участке вольтамперных характеристик.

Таким образом входная характеристика преобразователя на каждом i-м участке аппроксимации воспроизводимой функции формируется эмиттерным повторителем образованным транзистором 7;, диодом 4 и нагрузочным резистором 9. При этом входной ток операционного усилителя 1, на котором реализован буферный повторитель напряжения, может быть бесконечно малым и иметь произвольное направление, а влияние его нестабильности на точность преобразователя существенно уменьшается. Это связано с тем, что ток, .протекающий через нагрузочный резистор 9, может на несколько порядков превышать входной ток операционного усилителя 1.

Величина сопротивления нагрузочного резистора 9 может выбираться достаточно малой при сохранении высокого входного сопротивления преобразователя, определяемого входными резисторами 6,..., б, 5 л,..., 5, 922797

Формула изобретения бг.агодаря высокому входному сопротивлению эмиттерных повторителей, реализуемых на транзисторах 7,...,7 .

Следует. отметить; чЪо трайзисто- . ры 71 ...,, 7h в преобразователе сочетают функцию усиления с функцией коммутации, что позволяет использовать п1 еДлагаемый Преобразователь без коммутирующих диодов 41,..., 4>

В этом случае работа преобразователя обеспечивается за счет запирания всех транзисторов 71,..., 7, кроме одного, на базе которого имеется наибольшее напряжения за счет отрицательной обратной связи по. цепи эмиттер-база. Сохранение коммути» рующих диодов 4„,..., 4> в схеме преобразователя способствует снижению требований к транзисторам 7 ...i, 7, по максимальному допустимому напряжению на переходе эмиттер-база.

Таким образом, благодаря использованию усилительных-свойств коммутирующих транзисторов предлагаемйй

;преобразователь имеет более высокую точность, чем известный. Кроме того, дополнительным преимуществом является расширение класса воспро изводимых функций за счет воэможности применения логической операции выделения не только наибольшего, но и наименьшего из сигналов. При этом схема преобразователя отличает ся лишь типом применяемых транзисторов.

Функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель,выход которого является выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом операционного уси; лителя, и диодно-резисторных элемен5 тов, каждый из которых выполнен на коммутирующем диоде и на двух входных резисторах, соединенных одними выводами между собой, вторые выводы первого входного резистора каждого диодно-резисторного элемента Р соединены и являются входом преоб разователя, катод коммутирующего диода каждого диодно-резисторного элемента соединен с неинвертирующим входом операционного. усилителя, о т-!

5 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит резисторный делитель напряжения, - нагрузочный резистор, а в каждом диодно-резисторном элементе — комму20 тирующий транзистор, коллектор кото;рого подключен к шине коллекторного напряжения, эмиттер — к аноду коммутирующего диода, а база — к общему выводу первого и второго входных

25 резисторову Второй вывод второго входного резистора каждого диоднорезисторного элемента соединен с соответствующим выводом резисторного делителя напряжения, включенного между шиной опорного напряжения и шиной нулевого потенциала, нагрузочный резистор включен между шиной яулевого потенциала и неинвертирующим входом операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 268754, кл. G 06 G 7/26, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2798938/18-24, 40 кл. G 06 G 7/26, 1979 (прототип) °

922797

Составитель Н. Балабошко

Редактор Н. Рогулич Техред Е. баритончик Корректор В.Бутяга

Заказ 25B5/67 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35> Рау аская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужг. род, ул. Проектная, 4